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避免使用vector<bool>
作为一个STL容器,vector<bool>只有两点不对。首先,它不是一个STL容器。其次,它并不存储bool。除此之外,一切正常。
一个对象要成为容器,就必须满足C++标准中列出的所有条件,其中一个条件是,如果c是包含对象T的容器,而且c支持operator[],那么下面的代码必须能够被编译:
T *p = &c[0];
换句话说,如果用operator[]取得了container<T>中的一个T对象,那么就可以通过取它的地址得到一个指向该对象的指针。所以,如果vector<bool>是一个容器,那么下面这段代码必须可以被编译:
vector<bool> v;
bool *pb = &v[0];
但是它不能编译。不能编译的原因是,vector<bool>是一个假的容器,它并不真的存储bool,相反,为了节省空间,它存储的是bool的紧凑表示。在一个典型的实现中,存储在“vector”中的每个“bool”仅占一个二进制位,一个8位的字节可容纳8个“bool”。在内部,vector<bool>使用了与位域一样的思想,来表示它所存储的那些bool;实际上它只是假装存储了这些bool。
位域与bool相似,它只能表示两个可能的值,但是在bool和看似bool的位域之间有一个很重要的区别:我们可以创建一个指向bool的指针,而指向单个位的指针则是不允许的。指向单个位的引用也是被禁止的,这使得在设计vector<bool>的接口时产生了一个问题,因为vector<T>::operator[]的返回值应该是T&.如果vector<bool>中所存储的确实是bool,那么这就不是问题。但由于实际上并非如此,所以vector<bool>::operator[]需要返回一个指向一个单个位的引用,而这样的引用并不存在。
当我们需要vector<bool>时,我们有两种选择可以做:
用deque<bool>。deque几乎提供了vector所提供的一切(可以看到的省略只有reserve和capacity),但deque<bool>是一个STL容器,而且它确实存储bool。当然,deque中元素的内存不是连续的,所以你不能把deque<bool>中的数据传递给一个期望bool数组的C API,但对于vector<bool>,我们也不能这么做,因为没有一种可移植的方法能够得到vector<bool>中的数据。
选择bitset。bitset不是STL容器,但它是标准C++库的一部分。与STL容器不同的是,它的大小(即元素的个数)在编译时就确定了,所以它不支持插入和删除元素。而且,因为它不是一个STL容器,所以它不支持迭代器。但是,与vector<bool>一样,它使用了一种紧凑表示,只为所包含的每个值提供一个空间。它提供了vector<bool>特有的flip成员函数,以及其它一些特有的、对位的集合有意义的成员函数。